Иодный тест
Использование йода для проверки наличия крахмала — распространенный эксперимент. Раствор йода (I2) и йодида калия (KI) в воде имеет светло-оранжево-коричневый цвет. Если его добавить к образцу, содержащему крахмал, например, к хлебу, изображенному на фото выше, цвет изменится на темно-синий. Но как происходит это изменение цвета?
Крахмал — это углевод, содержащийся в растениях. Он состоит из двух различных типов полисахаридов, состоящих из единиц глюкозы, которые соединены двумя различными способами. Один из них — линейная амилоза, а другой — разветвленный амилопектин (на рисунке ниже).
 |
Амилоза — это соединение, которое отвечает за синий цвет. Ее цепочка образует форму спирали, внутри которой может быть связан йод (на фото ниже).
 |
Передаточные комплексы
Цвета вызываются так называемыми комплексами переноса заряда (КЗ). Молекулярный йод (I2) плохо растворим в воде, поэтому к нему добавляют йодид калия. Вместе они образуют полииодид-ионы типа In–, например, I3–, I5–, или I7–. Отрицательно заряженный йодид в этих соединениях действует как донор заряда, а нейтральный йод — как акцептор заряда. Электроны в таких комплексах с переносом заряда легко возбуждаются светом до более высокого энергетического уровня. Свет при этом поглощается, и его дополнительный цвет наблюдается человеческим глазом.
В случае водного раствора полииодидов поглощение различных видов приводит к общему коричневатому цвету. После добавления амилозы образуется другой комплекс КТ, в котором амилоза выступает в качестве донора заряда, а полииодид — в качестве акцептора. Этот комплекс поглощает свет другой длины волны, чем полииодид, и цвет становится темно-синим.
Цепочки полииодида
Точная структура полийодидов внутри амилоидной спирали неясна. Комплекс амилоза-йод является аморфным (т.е. не образует упорядоченных кристаллов), что затрудняет определение его структуры. Предполагается, что внутри спирали находятся повторяющиеся I3– или I5– единицы.
nx– [1]. Команда исследовала родственную систему, комплекс пирролоперилен–йод, чтобы изучить его свойства как органического электронного проводника. Материал кристаллический, и поэтому команда смогла определить его структуру с помощью рентгеновской кристаллографии. Они обнаружили почти линейные полииодидные цепочки между стопками пирролоперилена. Оказалось, что материал, содержащий эти цепи, поглощает свет при очень похожих длинах волн, как и комплекс амилозы с йодом, что подтверждает гипотезу о том, что подобные полимерные цепи образуются в йодном тесте на крахмал..